通用设备行业深度报告：高壁垒的成长赛道受益于自主可控人形机器人未来发展【勘误版】

请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分机器人未来发展【勘误版】证券分析师周尔双199784证券分析师罗悦oyuedwzqcomcn投资要点行业走势行业走势杠轴、螺母、滚珠以及循环部件组成；导轨副实现支撑和机械导向作从市场空间来看，根据我们测算，2021年国内滚珠丝杠&导轨市场空能相关研究人未来发展》相关研究人未来发展》3-07-05加速突围》23-05-22从主流厂商来看，丝杠导轨市场分为两大阵营：1)非中国大陆厂商包括上银、银泰等：特点是成立时间早、经验积累丰富，产品定位高端精密丝杠市场；2)中国大陆厂商包括南京工艺、汉江机床(秦川子公司)等：特点是起步时间晚，公司规模小，产品主要为精度较低的丝杠导轨。从竞争格局来看，国内丝杠导轨市场基本被以日资、台资为代表的外企垄断，两者市占率合计达到65%，主要系国产和外资厂商的综合竞争力仍有差距，这种差距主要体现在产品初始性能、精度保持性和批量稳定生产能力等方面。具体分析差距的成因，主要系国内磨床水平较低和淬火等工艺经验积累不足。但在国家专项政策的扶持下，国产头部厂商例如南京工艺、汉江机床正加速进行产品迭代。◼行星滚柱丝杠：人形机器人打开长期成长空间：行星滚柱丝杠结构与滚珠丝杠类似，只是传力元件由滚珠替换为螺旋滚柱，其在承载力、运动平稳性、转速及加速度等方面更具优势，被广泛应用于航空航天等高精密加工领域。国内行星滚柱丝杠行业起步较晚，国产厂商尚不具备规模化量产能力，目前市场主要被斯凯孚、舍弗勒等外资企业所占特斯拉人形机器人的12个线性执行器采用独特的电机+反向式行星滚柱丝杠的方案，其优势在于能够自锁&提供更大的推力，但其难度在于体积小&螺母加工难度较高，目前国产厂商均在加紧研发过程中。根据我们测算，至2035年人形机器人用行星滚柱丝杠市场空间可达930亿元，远期空间广阔，将打开滚珠丝杠长期市场空间。◼投资建议：丝杠导轨行业受益于机床自主可控&人形机器人历史性发展机遇，未来市场空间广阔。推荐【秦川机床】老牌滚动功能部件龙头，已实现丝杠导轨规模化销售；【恒立液压】国产液压传动龙头，布局丝杠导轨扩大传动领域覆盖面。建议关注【贝斯特】【鼎智科技】【恒而达】，以及未上市的【南京工风险提示：机床行业景气度不及预期、人形机器人产业化不及预期。报告/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分 4 /34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分 /34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分 34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分1.丝杠导轨：精密机械中最常用传动部件1.1.丝杠导轨为核心传动部件，直接影响设备精度和稳定性珠在滚道内自转，同时又在封闭的滚道内循环运动，使丝杠和螺母相对产生轴向运动。图1：滚珠丝杠分类及优缺点数据来源：金属加工公众号，东吴证券研究所传动刚度大等明显优势。滑动丝杠的优点在于结构简单、加工方便、成本低和能自锁，用。34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分图2：滚珠丝杠和滑动丝杠优劣势对比滚珠丝杠普通滑动丝杠传动效率高、定位精度高、精度保持性好、功率消耗低、可预紧、运动可逆结构简单、加工方便、成本结构复杂、制造成本高、安锁摩擦因数大、易磨损、传动效率低、低速易爬行数据来源：金属加工公众号，东吴证券研究所图3：滚珠丝杠传动效率高于普通滑动丝杠两部分组成：在工作时固定不动，起到支撑作用的部分称为支承导轨(或表1：不同分类导轨应用原理和特点情况应用原理特点传统滑动导轨对导轨接触面进行淬硬和表高刚性、高吸振性统滑动导轨移动构件面上粘贴/注塑非金属涂层在结合面的接触间隙中填充低刚度中间介质，增加真实接触面积滚动，与导轨为点/线接触低，抗振性差。应用广泛静压导轨导轨面间行成静压油膜动平稳性好，定位精度好，寿命长。但抗震性差比滑动导轨要差，磁浮导轨式场力把进给平台浮起，使用直线电动机驱动平台运动有实用案例。具有无机械摩擦、无接触磨损和无需润滑的优点。彻底消除爬行现象，没有因磨损和接触疲劳产生的精度下降和寿命问题34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分图4：导轨副结构及构成部件数据来源：NSK，东吴证券研究所滚珠丝杠精度等级划分标准是任取长度为300MM的一段丝杠，测量实际移动距离直线导轨精度按行走100mm的平行度划分，可分为普通级(C)、高级(H)、精密级(P)、超精密级(SP)与超高精密级(UP)五个等级，其中平行度是指将导轨以螺栓固定在基准面上，使滑块在导轨全长上运行时，滑块与导轨基准面之间的平行度误差。图5：滚珠丝杠与导轨精度划分标准丝杠精度等级精度等级度(E300)(μm)578导轨精度等级精度等级PH度(E100)(μm)1235数据来源：金属加工公众号，东吴证券研究所34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分55左右。图6：2015-2022年国内滚珠丝杠&导轨整体市场规模(单位：亿元)图7：2015-2022年全球滚珠丝杠&导轨整体市场规模(单位：亿美元)0国内滚珠丝杠&导轨整体市场规模 71.68520152016201720182019202020212022E0全球滚珠丝杠&导轨整体市场全球滚珠丝杠&导轨整体市场规模93.087.582.665.369.173.978.620152016201720182019202020212022E数据来源：公司《2022年度向特定对象发行A股股票募集说明书(注册稿)》，东吴证券研究所数据来源：公司《2022年度向特定对象发行A股股票募集说明书(注册稿)》，东吴证券研究所1.2.机床、自动化&汽车为丝杠导轨主要下游应用领域不采用丝杠导轨传动(因此通常来说一台机床搭配三根丝杠+6根导轨)。但对于部分精股书披露的机床原材料采购情况，传动系统部件占机床成本的平均比例约15%。根据R对应传动系统(以滚珠丝杠&导轨为主)的消费额约为75-90亿元。34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分图8：科德数控机床成本构成光栅类,传感测量类,5.2%2.7%6.5%类,.6%.6%水冷气类,控制系统类数据来源：科德数控招股书，东吴证券研究所图9：丝杠导轨系机床重要的传动功能部件数据来源：海天精工招股书，东吴证券研究所：站在多重产业共振的交汇点，有望引领未来产业变革。人形机器人全身使用12个线性驱动器，采用力矩电机+行星滚柱丝杠的方案，实现高传动精度的同时也可以保持高精图10：特斯拉人形机器人线性执行器零部件，行星滚柱丝杠为核心零件数据来源：特斯拉AIDAY发布会，东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分实现灵活、精确的转向操控，提供驾驶的稳定性和准确性。图11：丝杠导轨在汽车转向系统中的应用图12：丝杠导轨在汽车座椅调节系统中的应用导轨导轨滑块9数据来源：NSK官网，东吴证券研究所数据来源：NSK官网，东吴证券研究所端轨。请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分表2：主流滚珠丝杠厂商成立时间、主要产品及示意图一览公司名称公司名称成立时间22年公司营收(亿元)外螺杆、精密螺杆花键、线性、滚珠花键及致动器，系为精密机械零组件资珠丝杠，电动智能组合单元等在内的机械元件6工09轨、直线模组、大扭矩直驱电机和其他精机产品配套滚珠丝杠导轨块、滚动花键副、螺杆转子副为主的滚功能部件精密精密滚珠丝杠副、精密滚动直线导轨副丝杠副、梯形丝杠副、轨道644数据来源：Wind，各公司官网，东吴证券研究所品均资厂商具有较强的议价能力。请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分图13：国内丝杠导轨市场份额分布情况，其中国产化率25%25%泰50%数据来源：秦川机床公告，东吴证券研究所图14：2022年上银科技实现总营收66.95亿元人民币0上银科技总营收(亿元人民币)yoy(%)49.5849.58.00.950101数据来源：Wind，东吴证券研究所深究造成巨大差距的原因，主要在于产品的综合竞争力，而国产厂商的短板在于：杠的综合性能产生差距。图15：大陆丝杠&中国台湾丝杠摩擦力矩对比图16：大陆丝杠&中国台湾丝杠行程误差对比大陆1大陆2台湾1台湾2大陆1大陆2台湾1台湾20均值变动量9876543210v2π(正)v300(正)vu(正)v2π(反)v300(反)vu(反)术研究》，东吴证券研究所数据来源：《滚珠丝杠副可靠性增长关键技术研究》，东吴证券研究所2)精度保持性差距：在使用初期，国产滚珠丝杠能够达到设计时要求的重复定位请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分精度，但经过使用磨耗后滚珠丝杠组件中的背隙会逐渐变大，导致重复定位精度下降，均出现不同程度的性能退化，但相较之下大陆丝杠的精度保持性低于中国台湾丝杠。图17：大陆丝杠精度随时间退化情况术研究》，东吴证券研究所图18：中国台湾丝杠精度随时间退化情况数据来源：《滚珠丝杠副可靠性增长关键技术研究》，东吴证券研究所图19：滚珠丝杠加工程序复杂，其中关键在于精磨削工艺和淬火序号工艺内容序号工艺内容1下料、热处理(淬火)、检验校直9粗磨90°v形槽2加工端面、钻中心孔磁力探伤3粗车时效处理并检验4高温时效并检验研磨中心孔5半精车、铣半精磨滚道、低温时效处理并检验6粗磨铣键槽7工作表面(滚道)与加工基准中心孔)淬、回火、检验精磨端部螺纹、精磨中心孔、精磨滚道8研磨中心孔装配-跑合-检验-入库数据来源：《精密滚珠丝杠机械加工工艺规程研究》，东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分项档数控机床配套。表3：专项政策扶持下，国产头部厂商加速丝杠导轨技术迭代标类型提升关键研磨新型工艺技术及装置度发明了丝杠/螺母/导轨/滑块滚道型面高精无损测量方法和装置，研发了国内最大规格的丝杠硬旋铣数控机床刚度高精高效检测装备高刚性设计方法，大幅提升了产品刚度值预紧力副动态摩擦系数实测技术，研发了预紧力与空载扭矩同步在线测量装置计算精度较日本THK传统公式的80%提升至上3.行星滚柱丝杠：人形机器人打开长期成长空间3.1.行星滚柱丝杠在承载力、运动平稳性等多方面优于滚珠丝杠。请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分图20：行星滚柱丝杠结构图表4：行星滚柱丝杠和滚珠丝杠差异比较行星滚行星滚柱丝杠盖、挡圈等组成。丝杠、螺母为齿形结构组成角90°三角形多头螺纹，滚柱为双凸母螺纹滚道为单圆弧滚道或构简单外形尺寸滚珠螺母外形尺寸小滚柱螺母外形尺寸大速及加速度rmin导程变化有所调整000rad/s2运动平稳性运动平稳性链中运动时易产较弱传动效率由于滚柱、丝杠和螺母加工请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分传动传动精度C丝杠最低可达约um/300mm载格、小导程行星滚柱丝杠承载大于滚珠丝杠为多头细牙螺纹，由于螺年瑞图21：全球行星滚珠丝杠发展历程差异较大，我国处于发展早期阶段来源：《行星滚柱丝杠副的研究》，SKF官网，东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分机、驱动器、执行器、电子机、驱动器、执行器、电子表5：行星滚柱丝杠市场由外资企业主导，国产厂商起步较晚公司用领域势凯孚封件以及轴承相括行丝杠铁等轴承厂商之首舍弗勒国轴承、滑动轴承品运动产品(RVD)人、军事、航空航天等格的超精资循环式(RGTR)以及反转行控机床、工业机器人、航空航设备、汽车等星滚珠丝杠产格型号最多lar伺服电机、防爆电机、齿轮减星丝杠伺服缸域Jack机电起重、定位和负载监控设备，行星滚珠丝杠包括标准式国承、滚针轴承、球轴承、滚动杠、齿轮领域产品覆盖精工精密滚珠丝杠、精密滚动直线高速精密电主轴、X-Y精密双坐标工作台、行星滚柱控机床、军工航疗等滚动功能柱南京工艺南京工艺内杠、滚动导轨控机床、自动化、半导体等研制出行星滚柱资资、滚动花键、螺杆转精密工作台矿机械、IT等2014年星滚柱丝杠、衍生电控伺服作动缸产替代数据来源：各公司官网，东吴证券研究所，报告请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分3.2.人形机器人打开行星滚柱丝杠长期市场空间于simo图22：特斯拉Optimus线性关节采用电机+行星滚柱图23：特斯拉线性执行器从成本拆分(2022年)丝杠方案位置传感器,力传感器,2%轴承倒置滚珠丝杠,24%滚柱丝杠,56%数据来源：特斯拉AIDAY，东吴证券研究所数据来源：特斯拉AIDAY，东吴证券研究所报告请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分表6：行星滚柱丝杠主要分类、优缺点和应用场景优缺点应用场景式机床、机器人、军工等反向式航空航天、船舶、电力等循环式题传动比更大的场景高石油化工、重型机械源：《行星滚柱丝杠传动精度分析与设计》，东吴证券研究所特斯拉人形机器人用反向式行星滚柱丝杠的难点在于体积小&螺母加工难度较高。m与电机转子集成，加工难度很高。(2)单台人形机器人线性执行器用量：按照特斯拉Optimus设计，一台人形机器(4)行星滚柱丝杠占线性执行器成本比重：假设稳定在50%。/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分1998年集团进行股份制改造，设立了“陕西秦川机械发展股份有限公司”，成功在深交所上市上海机床厂搬迁新建一座精密磨秦川机床厂1998年集团进行股份制改造，设立了“陕西秦川机械发展股份有限公司”，成功在深交所上市上海机床厂搬迁新建一座精密磨秦川机床厂整合陕西省域内机床工具企业(宝鸡机床、汉江机床等)，组建陕西秦川机床工具集团有限公司秦川发展与陕西机床厂合资控股组建秦川格兰德，强化磨床产品线的市场影响力。与德国博世力士乐机床公司进行战略合作，宣布进入机器人减速器领域秦川机床入选国家级知识工业机器人关节减速器和高档数控系统列入国家2022年度重点产品；荣获省国资委术创新奖”、“深化改革奖”公司自主开发出我国第一台双碟面砂轮磨齿机Y7032A，获得国家科技进步国人用黄金换国外机床的历史秦川集团整体上市完成，成为陕西新一轮国企改革中的标杆企业收购美国UAI公司60%股份，掌握“四拉合一”核心技术，并利用UAI品牌优势建立海外分销渠道表7：根据我们测算，至2035年人形机器人用行星滚柱丝杠市场空间可达930亿元2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E2035E人形机器人销量(万台)①0.5310162236611001000单个机器人线性执行器用量(个)②121212121212121212单价(元)③360032402916262423622126191317221550YOY10%-10%单台机器人价值量(万元)⑤=②*③4.33.93.53.12.82.62.32.11.9线性执行器空间(亿元)⑥=①*⑤2.211.73550.463.591.4139.9206.61860.0滚柱丝杠占线性执行器成本比(%)⑦50%50%50%50%50%50%50%50%50%行星滚柱丝杠空间(亿元)⑧=⑥*⑦1.15.917.525.231.845.770103.3930数据来源：Wind，东吴证券研究所4.重点公司介绍秦川机床成立于1965年，专业从事机床工具制造，是国内产品精密复杂程度最高、产业链最完整的企业之一，引领高端数控机床等前沿技术和设备的研发。集团旗下拥有秦川本部、汉江机床、汉江工具、沃克齿轮、秦川数控等多家专精特新“小巨人”企业，先后承担国家重大专项100余项，在齿轮加工机床、加工中心、车削中心、螺纹磨床、复杂刀具等领域处于国内第一梯队。图24：秦川机床发展历程份划转给法士特集团，法士特集团持股比例上升至35.19%，产业链上下游形成协同发展·公司围绕“5221”新发展战略，纵深调整产业结构，成功实现扭亏为盈1965年1998年2002年1965年1998年2002年2003年2006年2015年2014年1990年2022年1990年2022年法士特董事长严鉴铂兼任秦川机床董事长，全面启动公司内部改革第一阶段：“稳步发展”第二阶段：“快速扩张”第三阶段：“阔斧改革”数据来源：公司官网，陕西国资委官网，东吴证券研究所/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分宝鸡机床通用数控机床、加工中心宝鸡机床通用数控机床、加工中心秦川格兰德外圆磨床系列龙头企业。表8：秦川机床“5221”战略及各实施主体详细拆解“5221”战略目标主要产品介绍产品示意图销售主体产品机床主机收入占比达50%高端制造收入占比达20%磨齿机、五轴加工磨齿机、五轴加工秦川机床本部齿机、铣齿机、齿机、车齿机、轮倒角机数控数控车床：CK/BL系列加工中加工中心：五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心、五轴车铣复合加工中心、龙门加工中心、专用加工中心螺纹机床汉江机床精密磨床螺纹机床汉江机床床、刀具磨床、蜗杆磨床测量设备：测量设备：GMC系列齿轮测量中心、OCM系列光学轴类测量中心机器人关节机器人关节减速器机器人减速器本部机器人关节减速器沃克齿轮机器人关节减速器沃克齿轮率取力器、齿轮箱系列、弧锥齿轮、面齿轮、圆柱齿轮、人字齿齿轮、精密蜗轮副、工程机械分动箱、数控工作台、数控转台、压缩机/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分零部件，包括滚珠丝杠和直线零部件，包括滚珠丝杠和直线导轨汉江机床汉江工具复杂刀具核心零部件收入20%智能制造和核心数控技术收入10%液压件及液压系统：元器件类产品、汽车零部件类、液压试验台及液压系统类秦川机床本部液压件及液压滚滚动功能部件：丝杠、导轨秦川宝鸡仪表仪器仪秦川宝鸡仪表仪器仪表涨紧夹具、中空吹塑模具、齿轮磨床金刚石砂轮修整器、过滤机刀具系列：刀具系列：齿轮刀具、拉削刀具、铣削刀具、冷压刀具、通用刀具数控系统：QCNC6803数控内孔曲线磨床专用数控系统、QCNC6850数控系统、成形磨齿机摆线齿轮截形计算软件、减速器传动链精度测试仪智能机床机床再制造秦川云西安秦川数控系统工程 (已合并至秦川技术研究院)数控系统数据来源：公司2021年年报、2022年年报，公司官网，东吴证券研究所/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分250.25 250.25 0.15 0.05 图25：2022年汉江机床营收4.0亿元，同比+28.8%432104.0汉江机床营业总收入(亿元) YoY(%)4.020182019202020212022%%%%%0%Wind，东吴证券研究所图26：2022年汉江机床净利润2479万元汉江机床净利润(亿元)6 0.090.1 90190122018Wind，东吴证券研究所领域滚动功能部件研发与产业化建设项目，项目拟建设滚珠丝杠副、滚珠(柱)导轨副表9：秦川机床2022年定增项目情况介绍(单位：亿元)投资项目项目用途投资总额募集资金投资总额项目达产后年收入投资回收期(年)1秦创原·秦川集团高档工业母机创新基地项目(一期)用于大型设备及零部件的加工8.82新能源汽车领域滚动功能部件研发与产业化建设项目新能源汽车用加工中心等工作母机、新能源汽车转向系统及刹车系统2.05.06.53新能源乘用车零部件建设项目新能源汽车传动齿轮2.66.24复杂刀具产业链强链补链赋能提升技术改造项目用于金属切削机床6.95补充流动资金满足快速扩展业务的要求3.73.7数据来源：公司公告，东吴证券研究所4.2.恒立液压：国产液压传动龙头，布局丝杠导轨扩大传动领域覆盖面/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分机、海工海事、盾构机、新能源四个业务板块，是其重要的业绩稳定器。图27：挖机产业链上下游图解数据来源：前瞻产业研究院，公司公告，东吴证券研究所司逐步拓展至挖机以外的新赛道，有望穿越周期实现逆势增长。图28：2022年公司营业总收入82.0亿元，同比-12%图29：2022年公司归母净利润23.4亿元，同比-13%0恒立液压营业总收入(亿元)同比(%)20152017201920212023Q1%50恒立液压归母净利润(亿元)同比(%)20152017201920212023Q10%%Wind吴证券研究所数据来源：Wind，东吴证券研究所/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分布定向增发项目，拟定增募集资金总额50亿元，主要用于墨西哥项目、线性驱动器项表10：恒立液压2021年定增项目情况介绍(单位：亿元)序号投资项目投资投资总额产后年产能1其他特种油缸150000台2品，滚珠丝杠是电动缸的珠丝杠电动缸104000根。重载滚珠丝根3研发效率4压泵技改项目阀市场领域95大重型油缸项目重型油缸的生力6数据来源：公司公告，东吴证券研究所压/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分4.3.贝斯特：汽车涡轮增压器龙头，切入丝杠导轨领域打开成长空间精密零部件及工装夹具产品的生产、销售完成了涡轮增压器零部件的技术领跑和市场稳开拓，产品覆盖叶轮、中间壳、轴承件、压气机壳等高价值量高难度零件。2022年：2019年公司敏锐把握新能源汽车市场爆发机会，收购苏州赫贝落地。数据来源：贝斯特官网，东吴证券研究所/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分、智能、自适应、数字化方向发展新一代智能夹具；2)涡轮增压零部件：公司是国内涡轮增压器零部件龙头，主要产品包括涡轮增压作关系。受益于涡轮增压器自身渗透率的提升&混动车高搭载率带来的增量，公司涡轮部件。斯特产品矩阵图数据来源：公司官网，东吴证券研究所/34请务必阅读正文之后的免责请务必阅读正文之后的免责声明部分4.4.